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资料解读:【54页PPT】G赋能数字化矿山整体解决方案
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智慧矿山概述
智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础,对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的现代化矿山建设模式。其最终目标是实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山的建设目标。
智慧矿山系统可分为三大类:智慧生产系统、智慧职业健康与安全系统以及智慧技术支持与后勤保障系统。智慧生产系统包括智慧主要生产系统和智慧辅助生产系统,其中主要生产系统涉及采煤工作面的智慧化和掘进工作面的智慧化;职业健康与安全系统则包含环境、防火、防水、监测等多个子系统;技术支持与后勤保障系统则分为技术保障系统、管理保障系统和后勤保障系统。
智慧矿山的发展经历了五个阶段:原始阶段(人采骡拉)、机械化阶段(大量采用机械设备)、数字化阶段(自动化生产设备和信息化系统)、智慧化阶段(系统主动感知、自动分析)和无人化阶段(开采面无人作业、整座矿山无人作业)。当前矿山行业面临的主要问题包括:被动灾害监测、信息和数据孤立、系统缺乏协调以及缺乏智能分析等。
5G技术赋能矿山转型
5G技术的引入为矿山数字化转型提供了关键支撑。在工业现场存在大量设备和转动部件的情况下,传统有线网络受到诸多限制,而5G网络可以实现检测或遥控数据的无线传输,彻底解决了有线传输的困难问题,使采矿控制进入无线时代。
除5G外,VR虚拟现实技术也在智慧矿山中发挥重要作用。通过在虚拟环境中的模拟实训,可以大幅降低在真实环境中操作的错误,提高安全水平以及应对安全事故的应急处置能力。三维地图科技、X射线衍射科技、轨道系统自动化、重新设计挖掘机、仿真模拟器等一系列前沿科技将为智慧矿山带来革命性变化。
智慧矿山的建设目标可概括为:集中管控、数据共享、应急联动、业务融合和智能化。通过5G等技术的应用,实现传输整合、数据共享、业务融合和智能分析,消除"数据孤岛",达成业务高度统一。
整体解决方案架构
智慧矿山整体解决方案以监控设备、传感设备、网络设备为基础形成综合系统,构建两大中心(智慧数据中心和综合指挥中心)和三个平台(三维可视监管平台、安全生产监管平台、应急指挥监管平台)。
总体架构分为感知层、数据层和应用层。感知层包括摄像头、传感器、采集器等基础设备;数据层整合环境数据、行为数据、运营数据等各类信息;应用层则实现安全生产监管、三维可视化和应急指挥等功能。
关键技术包括:
- 空间信息技术:实现矿山信息采集和处理的实时化、自动化、智能化
- 三维模拟和虚拟现实技术:建立矿床模型、采矿模拟等场景
- 云网融合技术:实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理
- 智能采矿技术:包括无人采矿技术、井下快速定位与自动导航技术等
- 数据挖掘技术:从海量数据中提取有用知识,建立决策支持系统
- 智能服务技术:实现人、机、矿山和管理高度融合的安全目标
应用系统详解
传感感知系统
传感感知系统是智慧矿山的基础,主要包括以下子系统:
- 人员定位子系统:实现对井下人员的实时跟踪和定位监测,具有实时位置显示、三维动态显示、轨迹跟踪与回放等功能。在事故发生时,可为救援提供精准位置信息。
- 环境监测子系统:安装CO、风速、氧气等传感器,具有设备生成、位置显示、数据获取与更新等功能,所有传感器均为矿用本质安全型、防爆型。
- 边坡监测子系统:针对露天矿山高陡边坡稳定性监测设计,具有专业性、复用性和适用性特点,监测终端可回收重复使用。
- 尾矿库监测子系统:综合多种技术手段实现在线监测及预警,完成信息的自动采集、存储、网络分发和预警显示。
- 地压监测子系统:通过钻孔应力计、巷道收敛仪和微震监测技术对巷道围岩应力和变形进行全方位监测。
- 微震监测子系统:利用岩体受力变形和破坏过程中产生的声波来监测工程岩体稳定性,具有三维实时监测和灾害时空预警优势。
露天矿区系统
露天矿区系统通过自动化、信息化手段实现矿区高效管理:
- 矿区建模子系统:嵌入真实二维地图,实现电子围栏圈定、GPS定位显示、设备轨迹回放等功能,并通过三维GIS技术再现采场生产场景。
- 车辆管理子系统:包括车辆调度、计数和称重功能。调度系统实现实时定位、状态查询;计数系统通过RFID技术实现车辆打卡;称重系统实时监测装载状态。
- 人员管理子系统:通过智能头盔GPS定位,结合电子围栏技术实现人员位置监控和异常报警。
- 加油站管理子系统:实现油量流动全流程管理,包括总进油量、总出油量、单车受油油量和车辆消耗油量的精确统计。
- 产能管理子系统:自动记录设备工作状况,计算各区域产量、司机产量等数据,为承包计酬提供依据。
- 产能优化子系统:通过建立综合数据库,形成数据报表,对比实际与计划产量,优化矿区产能配比。
- 人车业务管理子系统:展示人员车辆基本信息、工作人员绩效考评、调度信息通知、矿区车辆人员统计等综合信息。
技术软件系统
技术软件系统为智慧矿山提供专业软件支持:
- 矿山之星系列软件:包括基础软件、管理平台软件、地测保障软件、安全保障软件和综合调度指挥软件等专业工具。
- 矿山三维应急救援智慧系统:为矿山应急救援提供三维可视化支持,提高应急响应效率。
智慧数据中心采用服务器机群,部署Oracle数据库,实现分布式数据管理,有效存储和管理大数据。综合指挥中心则整合生产调度、安全监控、应急指挥、统计分析等业务功能。
感知设备介绍
智慧矿山解决方案采用了多种专业监测设备:
- 位移监测类:GNSS接收机、巷道收敛仪、沉降仪、高精度裂缝计等,用于监测地表位移、巷道形变、结构物伸缩缝等。
- 测斜类:盒式测斜仪、柔性测斜仪、便携式测斜仪、轮滑式测斜仪等,应用于大坝、深基坑、边坡等倾斜度或水平位移监测。
- 应力应变类:钻孔应力计、表面式应变计、内埋式应变计、振弦式钢筋计等,广泛用于巷道岩体、桥梁、隧道等工程领域。
- 压力轴力类:三弦振弦式轴力计、土压力计、锚索计、单弦振弦式轴力计等,用于测量基础反力、钢支撑轴力及静压桩载荷。
- 环境监测类:可监测大气、光照强度、二氧化碳、土壤参数、蒸发量、雨量、风速风向等多种环境因素。
这些设备具有安装方便、防水防尘、适应恶劣环境等特点,支持NB-IOT、4G、以太网、GPRS等多种信号传输方式,为智慧矿山提供全面、精准的数据支持。
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